JP5752266B2 - 電源電圧監視機能を有する電子制御装置及びそれを備えた車両ステアリング制御装置 - Google Patents

電源電圧監視機能を有する電子制御装置及びそれを備えた車両ステアリング制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、電源電圧監視機能を有する電子制御装置及びそれを備えた車両ステアリング制御装置に関するものである。
従来、自動車等のステアリングは、電子制御装置（マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、以下マイクロコントローラと称する）により車速等を考慮して最適なトルクで制御されている。しかしながら、制御を行なうマイクロコントローラの電源電圧がマイクロコントローラの正常動作電圧範囲外となり、マイクロコントローラの動作に異常が発生すると、ステアリングの自転、ロック等の不具合が発生する可能性がある。このため、電源電圧を適正な範囲で維持する必要があると共に、このマイクロコントローラに供給される電源電圧を常に監視しておく必要がある。
このようなマイクロコントローラの電源電圧の変動に起因する異常の発生を防止するため電源電圧を監視する対策として、例えば、特許文献１に示されるマイコン電源電圧監視システムでは、マイコン電源電圧監視システム１は、外部負荷６０を制御するマイコン１０とそれに電源電圧を供給する電源供給部２０とで構成されている。マイコン１０には、その動作が正常であるか否かを監視する動作監視回路３０（Ｗ／Ｄ回路および宿題回答で構成される）が接続されている。電源供給部２０から供給される電源電圧はマイコン１０の電源端子に印加されると同時に、マイコン１０のＩ／Ｏポートから取り込まれる。ポートから入力された電源電圧は、マイコン１０の「動作が保証されている電源電圧範囲」を示す適正電源電圧値１１と比較されて、電源電圧が適正電源電圧であるか否かを電源監視１２される。もう一方で、マイコン１０は制御信号Ｓｃを出力して外部負荷６０に接続された出力ドライバ４０を制御する。この電源監視１２の出力と動作監視回路３０の出力とをＯＲ回路等の論理演算回路５０に導いて、マイコン１０に供給された電源電圧が適正電源電圧でないとき、あるいはマイコン１０の動作が正常でないときには、外部負荷６０をコントロールする出力ドライバ４０をインヒビットおよびマイコンをリセットして外部負荷６０の制御を停止させることにより課題を解決している。
また、特許文献２に示されるスキャナモータ制御装置では、原稿走査スキャナを駆動するモータ１２の駆動および停止を制御しリセット信号によってリセットされるＣＰＵを含む制御回路と、電源電圧Ｖｃｃを監視し設定値以下に低下するときリセット信号を発生する監視回路１０と、を含むスキャナモ−タ制御装置において、電圧Ｖｃｃが第１設定値ＶＲＥＦ１以下に低下するとき第１信号Ｓ１＝Ｌを発生し、第１設定値ＶＲＥＦ１より低い第２設定値ＶＲＥＦ２以下に低下するとき第２信号Ｓ２＝Ｌを発生する監視回路１１，１０を備え、ＣＰＵは、モータ駆動中の第１信号Ｓ１＝Ｌに応答しての停止制御を行い、第２信号Ｓ２＝Ｌによってリセットされる。第１信号Ｓ１＝Ｌは割込ポ−トＩＮＴ Ｂに印加され、ＣＰＵ１４は割込処理にて停止制御を行なう。第１信号Ｓ１＝Ｌは優先度が最も高い割込ポ−トに印加される。第１信号Ｓ１＝Ｌを優先度が最も高い割込入力ポ−トに印加することにより、ＣＰＵが電源電圧低下時には最優先で電気モ−タの停止制御を行なう。これにより、信号レベル変化監視の負担が軽減し、しかも、信号レベルの変化認知遅れが短く、第１信号Ｓ１の信号レベルの変化（ＨからＬ）に応答した停止制御をより効果的に実現している。
特開２００５−２０８９３９号公報 特開２０００−２３４８３号公報
上述したように、電子装置が不具合を起こさないよう、制御を行なうマイクロコントローラの電源電圧監視には高い信頼性と安全性が要求される。しかしながら、特許文献１のマイコン電源電圧監視システムにあっては、マイコン１０の電源電圧をマイコン１０内の電源監視１２で監視し、マイコン１０の動作を動作監視回路３０で監視する構成となっているため、例えば、まず初めに動作監視回路３０が故障し、次に、マイコン１０の電源電圧がマイコン１０の適正電源電圧範囲外の電圧となった場合には、マイコン１０内の電源監視１２が正常に機能せず、外部負荷６０の制御を停止することができないという問題があった。
また、特許文献２に示されるスキャナモータ制御装置にあっては、ＣＰＵ電源電圧の低電圧を監視する電圧監視を二つ備えているが、電圧異常を検出した場合にＣＰＵ１４を介してモータ駆動を停止する構成となっているため、例えば、電圧監視１０が故障した状態で、ＣＰＵ電源電圧がＣＰＵの動作保証電圧範囲外の低電圧に低下した場合、電圧監視１１によって電圧低下が検出されＳ１＝Ｌが出力されるが、ＣＰＵの動作保証範囲外の低電圧であるためＣＰＵによってモータ駆動を停止することができないという問題があった。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、電源電圧の監視機能に高い信頼性を持たせることにより、電子制御装置（マイクロコントローラ）の制御対象である外部負荷の誤動作を防止することができる電源電圧監視機能を有する電子制御装置及びそれを備えた車両用ステアリング制御装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明の電源電圧監視機能を有する電子制御装置は、マイクロコントローラで構成されると共に、外部負荷を制御する電子制御部と、前記電子制御部の電源供給端子に供給される外部電力源の電圧を前記電子制御部の正常動作範囲の電圧に調整して供給する電源供給部と、前記電子制御部に対して独立に設けられ、前記電源供給部の電圧を監視する電圧監視機能と共に、前記電圧監視の結果に基づき、前記外部負荷を制御する外部負荷制御機能を有する複数の監視制御部と、を備え、前記複数の監視制御部のいずれかの電圧監視機能が、前記電圧が前記電子制御部の正常動作範囲外であることを検出した場合には、前記外部負荷制御機能により前記外部負荷を制御する外部負荷ドライバを停止させると共に、前記外部負荷制御機能のうち少なくとも１つは前記電子制御部を介さずに前記外部負荷を制御する外部負荷ドライバを停止させることを特徴とするものである。
また、請求項１０に係る車両ステアリング装置は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電源電圧監視機能を有する電子制御装置を備え、前記電子制御部の制御対象がモータ及び前記モータを駆動させる電力を供給するインバータであり、前記外部負荷ドライバが、前記インバータへの電力供給経路を開閉する電源リレーを制御する電源リレー・ドライバ、前記インバータを制御するゲート・ドライバ及び前記インバータと前記モータ間の通電経路を開閉するモータ・リレーを制御するモータ・リレー・ドライバであることを特徴とするものである。
本発明によれば、電子制御部（マイクロコントローラ）の電源電圧を監視する監視制御部を複数備え、外部負荷制御機能のうち少なくとも１つは電子制御部を介さずに外部負荷を制御する外部負荷ドライバを停止させることにより、電子制御部に供給される電源電圧が正常動作範囲外になった場合においても、速やかに外部負荷を確実に停止させることができ、高い信頼性と安全性を確保することができる電源電圧監視機能を有する電子制御装置を実現することができる。また、この電源電圧監視機能を有する電子制御装置を備えることにより、高い信頼性と安全性を有する車両ステアリング装置を実現することができる。
実施の形態１に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置を含む車両ステアリング制御システムの概略全体構成図である。 実施の形態１に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置を含むステアリング制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態２に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置を含むステアリング制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態３に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置の監視制御部における電圧監視機能の回路構成図である。 実施の形態４に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置を含むステアリング制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態５に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置の監視制御部における電圧監視機能の回路構成図である。
以下、本発明の実施の形態に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置及び車両用ステアリング制御装置について、図を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置を含む車両ステアリング制御システムの概略全体構成図であり、図２は、実施の形態１に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置を含むステアリング制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
図１に示すように、本発明に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置１００が適用される車両ステアリング制御システムは、車輪を操舵するステアリングホイール１と、ステアリングホイール１の回転状態を伝達するステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２に取り付けられ、ステアリングホイール１に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、ステアリングシャフト２の一端に接続された減速ギア４と、減速ギア４に接続され操舵アシストトルクを発生するモータ５と、このモータ５を駆動させるステアリング制御装置１０と、車速を検出し、ステアリング制御装置１０に伝達する車速センサ６と、ステアリング制御装置１０に電力を供給するバッテリ７と、バッテリ７から電力を供給され内燃機関を点火するイグニッション（ＩＧ）８と、により構成されている。
ステアリング制御装置１０は、トルクセンサ３によって検出されたトルク検出値と車速センサ６の車速検出値とに基づいて操舵アシストトルクを決定し、モータ５を駆動することによりステアリングホイール１の操舵をアシストしている。
次に、図２に示すように、ステアリング制御装置１０は、実施の形態１に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置１００は、外部負荷であるモータ５を制御する電子制御部であるマイクロコントローラ１０２と、マイクロコントローラ１０２の電源供給端子に外部電力であるバッテリ７からの電力を適正な電圧に調整し、供給する電源供給部１０１と、モータ５を駆動させる電力を供給するインバータ１０４と、マイクロコントローラ１０２の指令に基づきインバータ１０４を制御するゲート・ドライバ１０３と、インバータ１０４とモータ５間の通電経路を開閉するモータ・リレー１０５と、モータ・リレー１０５を制御するモータ・リレー・ドライバ１０６と、電源供給部１０１の電源電圧を監視する監視制御部Ａ １０８ａと、監視制御部Ｂ １０８ｂと、で構成されている。このうち、実施の形態１に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置１００は、電源供給部１０１と、マイクロコントローラ１０２と、監視制御部Ａ １０８ａと、監視制御部Ｂ １０８ｂと、で構成される部分を指す。
続いて、ステアリング制御装置１０及び電源電圧監視機能を有する電子制御装置１００の動作について、図１及び図２を参照して説明する。
まず、電源供給部１０１は、バッテリ７の電力をマイクロコントローラの正常動作範囲内の適正な電圧に調整して、マイクロコントローラ１０２を動作させるのに必要な定電圧（例えば、５Ｖ）をマイクロコントローラ１０２の電源供給端子に供給する。
マイクロコントローラ１０２は、トルクセンサ３によって検出されたトルク検出値と車速センサ６の車速検出値とに基づき、所定の演算処理を行って、モータ５を駆動するための目標電流値（Ｔｉ１）を決定し、目標電流値（Ｔｉ１）と電流検出回路１０７にて検出した検出電流値（Ｍｉ）とを一致させるべくフィードバック制御を行い、モータ駆動信号をゲート・ドライバ１０３に供給する。また、マイクロコントローラ１０２は、モータ・リレー・ドライバ１０６に対して、モータ・リレー閉指示信号（導通）、またはモータ・リレー開指示信号（遮断）を出力する。
ゲート・ドライバ１０３は、マイクロコントローラ１０２から入力されたモータ駆動信号に基づいて、インバータ１０４を駆動させる信号をインバータ１０４に出力する。インバータ１０４は、ゲート・ドライバ１０３から入力される信号に基づき、モータ・リレー１０５を介してモータ５を駆動させる電圧を出力する。
モータ・リレー１０５は、モータ・リレー・ドライバ１０６からモータ・リレー閉指示信号（導通）が入力された場合には、インバータ１０４とモータ５間の通電経路を導通させ、また、モータ・リレー・ドライバ１０６からモータ・リレー開指示信号（遮断）が入力された場合には、インバータ１０４とモータ５間の通電経路を遮断する。
モータ・リレー・ドライバ１０６は、監視制御部Ａ １０８ａ、監視制御部Ｂ １０８ｂ及びマイクロコントローラ１０２の全てが、モータ・リレー閉指示信号（導通）である場合には、モータ・リレー１０５に対してモータ・リレー閉指示信号（導通）を出力し、その他の場合には、モータ・リレー開指示信号（遮断）を出力する。
電流検出回路１０７は、モータ５に流れる電流を検出し、検出した電流値（Ｍｉ）をマイクロコントローラ１０２に送る。
第一の監視制御部Ａ １０８ａは、マイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧を監視して、マイクロコントローラ１０２の動作を保証する正常動作範囲内の電圧であるか否かを判定する。電圧が予め定められた正常動作範囲外であると判定された場合には、電源電圧が異常であると判定され、モータ・リレー・ドライバ１０６に対して、モータ・リレー開指示信号（遮断）が出力される。また、正常と判断された場合には、モータ・リレー・ドライバ１０６に対して、モータ・リレー閉指示信号（導通）が出力される。
また、第二の監視制御部Ｂ １０８ｂも同様に、マイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧を監視して、マイクロコントローラ１０２の動作を保証する正常動作範囲内の電圧であるか否かを判定する。電圧が予め定められた正常動作範囲外であると判定された場合には、電源電圧が異常であると判定され、モータ・リレー・ドライバ１０６に対して、モータ・リレー開指示信号（遮断）が出力される。また、正常と判断された場合には、モータ・リレー・ドライバ１０６に対して、モータ・リレー閉指示信号（導通）が出力される。
以上、述べたように、マイクロコントローラ１０２に対して、独立した２つの監視制御部（第一の監視制御部Ａ １０８ａと第二の監視制御部Ｂ １０８ｂ）を備えているため、何れか一つの監視制御部が故障した場合であっても、他方の監視制御部により、マイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧が監視され、電源電圧の異常時にモータの駆動を確実に停止することができる。これによって、電源電圧の異常に起因するマイクロコントローラ１０２の異常動作によるステアリングが異常にアシストされることを確実に防止することができる。すなわち、従来の監視制御による方法よりも高い信頼性と安全性を確保することができる。
なお、監視制御部が、２つ備えられていることにより、監視制御部が１つの場合と比較して、車両ステアリング装置の電源電圧監視機能が喪失することにより発生する故障の確率を小さくすることができ、従来の電源電圧監視装置よりも高い信頼性を確保することができる。
また、監視制御部が、マイクロコントローラ１０２の外部に設けられているので、マイクロコントローラ１０２を介することなしに、外部負荷であるモータ５の駆動を停止することができるため、マイクロコントローラ１０２に供給される電圧が正常動作範囲外となり、マイクロコントローラ１０２が正常に動作しない状況においても、確実にモータ５の駆動を停止させることができる。
このように、実施の形態１に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置によれば、マイクロコントローラの電源電圧を監視する監視制御部を複数備え、外部負荷制御機能はマイクロコントローラを介さずに外部負荷を制御する外部負荷ドライバを停止させることにより、電源電圧が正常動作範囲外になった場合に、速やかに外部負荷を確実に停止させることができ、高い信頼性と安全性を確保することができるという顕著な効果が期待できる。
実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置を含むステアリング制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
図３に示す実施の形態２に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置と図２に示す実施の形態１に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置との違いは、第一の監視制御部Ａ １０８ａの出力が、インバータ１０４を制御するゲート・ドライバ１０３に接続されている点である。したがって、ここでは、ゲート・ドライバ１０３、モータ・リレー・ドライバ１０６及び監視制御部Ａ １０８ａについての説明を行い、他の構成要素及び動作は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
次に、実施の形態２に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置１００の動作の詳細について説明する。
まず、ゲート・ドライバ１０３は、第一の監視制御部Ａ １０８ａからの駆動許可信号が入力されている場合には、マイクロコントローラ１０２から出力されるモータ駆動信号に基づいて、インバータ１０４を駆動させる信号が出力され、第一の監視制御部Ａ １０８ａから駆動停止信号が入力されている場合には、インバータ１０４を停止させる信号がインバータ１０４に出力される。したがって、インバータ１０４から出力されるモータ５を駆動させる電圧は、ゲート・ドライバ１０３から入力される信号に基づき、出力あるいは停止される。
モータ・リレー・ドライバ１０６は、第二の監視制御部Ｂ １０８ｂとマイクロコントローラ１０２の双方からモータ・リレー閉指示信号（導通）が入力された場合には、モータ・リレー１０５に対してモータ・リレー閉指示信号（導通）を出力し、その他の場合には、モータ・リレー開指示信号（遮断）を出力する。
第一の監視制御部Ａ １０８ａは、マイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧を監視して、マイクロコントローラ１０２の動作を保証する正常動作範囲内の電圧であるか否かを判定する。電圧が予め定められた正常動作範囲外であると判定された場合には、電源電圧が異常であると判断され、ゲート・ドライバ１０３に対して、インバータ１０４駆動停止信号が出力される。また、正常と判断された場合には、ゲート・ドライバ１０３に対して、インバータ駆動信号が出力される。
以上、述べたように、電源電圧の異常検出時に、第一の監視制御部Ａ １０８ａが、ゲート・ドライバ１０３に対して、駆動停止信号を出力してインバータ１０４を停止させるように構成され、また、第二の監視制御部Ｂ １０８ｂが、モータ・リレー・ドライバ１０６に対してモータ・リレー開指示信号（遮断）を出力して、インバータ１０４とモータ５との間の通電経路を遮断するように構成されているため（すなわち、各々の監視制御部が異なる部位に作用してモータ５の駆動を停止する）、一方の監視制御部からの駆動停止手段が故障した場合であっても（例えば、モータ・リレー１０５が溶着し、通電経路を遮断できない故障が発生した場合）、他方の監視制御部からの駆動停止手段（ゲート・ドライブ１０３によりインバータ１０４を停止する手段）によって、モータ５の駆動を停止することができる。したがって、実施の形態１の監視制御部による方法よりもされに高い信頼性と安全性を確保することができる。
このように、実施の形態２に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置によれば、マイクロコントローラの電源電圧を監視する監視制御部を複数備え、各々の監視制御部が異なる外部負荷ドライバに作用することにより、電源電圧が正常動作範囲外になった場合に、一方の監視制御部による外部負荷の停止手段に不具合が発生しても、他方の監視制御部による外部負荷の停止手段により、速やかに外部負荷を確実に停止させることができ、高い信頼性と安全性を確保することができるという顕著な効果が期待できる。
実施の形態３．
図４は、実施の形態３に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置の監視制御部における電圧監視機能の回路構成図である。
実施の形態３は、実施の形態１及び実施の形態２における第一の監視制御部Ａ １０８ａと第二の監視制御部Ｂ １０８ｂの電圧監視機能を異なる回路網により構成したものである。ここでは、第一の監視制御部Ａ １０８ａと第二の監視制御部Ｂ １０８ｂの電圧監視機能の具体的な動作について説明を行い、他の構成要素及び動作は実施の形態１あるいは実施の形態２と同様であるので説明を省略する。
第一の監視制御部Ａ １０８ａと第二の監視制御部Ｂ １０８ｂの機能は同一であるが、具体的な電圧監視機能は、図４で示すように、それぞれ異なっている。
第一の監視制御部Ａ １０８ａの電圧監視機能は、例えば、図４（ａ）に示すように、バッテリ電圧（△印）を元に、電源電圧の正常動作範囲の下側閾値電圧Ｘ［Ｖ］と上側閾値電圧Ｙ［Ｖ］の比較電圧をつくり、これらとマイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧５Ｖ（○印）とを比較することにより電圧を監視する。すなわち、ここでは絶対値監視方法が採用されている。
これに対して、第二の監視制御部Ｂ １０８ｂの電圧監視機能は、例えば、図４（ｂ）に示すように、マイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧５Ｖ（＝Ｖｃｃ）を２＊Ｖｃｃ／３［Ｖ］とＶｃｃ／３［Ｖ］に分圧し、これらの分圧電圧と、バッテリ電圧（△印）を元につくられた電源電圧の正常動作範囲の下側閾値電圧ｘ［Ｖ］と上側閾値電圧ｙ［Ｖ］を比較することにより監視する。即すなわち、分圧監視方法が採用されている。
以上のように、述べたように、監視制御部Ａ １０８ａと監視制御部Ｂ １０８ｂの電圧監視機能は異なる回路網により構成されているため（すなわち、異なる回路動作による設計がなされている。）、例えば、何らかの回路上の不具合によって、電源電圧がマイクロコントローラ１０２の正常動作範囲外となった場合に、一方の監視制御部の電圧監視機能が意図通りに機能しない場合であっても、他方の監視制御部の電圧監視機能によって電源電圧の監視を継続することができる。すなわち、電圧監視機能を異なる回路設計とすることで、システマティック故障による監視制御部Ａ １０８ａと監視制御部Ｂ １０８ｂの電圧監視機能が同時に不具合が発生することを回避することができる。
このように、実施の形態３に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置によれば、マイクロコントローラの電源電圧を監視する監視制御部を複数備え、各々の監視制御部の電圧監視機能が異なる回路網により構成されていることにより、電源電圧がマイクロコントローラの正常動作範囲外となった場合に、一方の監視制御部の電圧監視機能が、何らかの回路上の不具合によって、意図通りに機能しないことが発生しても、他方の監視制御部の電圧監視機能によって電源電圧の監視を継続することができ、監視制御部の電圧監視機能に対して、高い信頼性と安全性を確保することができるという顕著な効果が期待できる。
実施の形態４．
図５は、実施の形態４に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置を含むステアリング制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
図５に示す実施の形態４に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置と図３に示す実施の形態２に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置との違いは、従電子制御部であるマイクロコントローラＢ １０９が追加されていることと、図３の第一の監視制御部Ａ １０８ａの機能が、監視制御部Ａ１ １１０ａと監視制御部Ａ２ １１１ａとに、第二の監視制御部Ｂ １０８ｂの機能が、監視制御部Ｂ１ １１０ｂと監視制御部Ｂ２ １１１ｂとに、それぞれ置き換えられている点である。したがって、ここでは、マイクロコントローラＢ １０９と監視制御部Ａ１ １１０ａ、監視制御部Ａ２ １１１ａ、監視制御部Ｂ１ １１０ｂ及び監視制御部Ｂ２ １１１ｂについての説明を行い、他の構成要素及び動作は実施の形態２と同様であるので説明を省略する。
次に、実施の形態４に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置１００の動作の詳細について説明する。
マイクロコントローラＢ １０９は、主電子制御部であるマイクロコントローラ１０２の動作を監視する。一般的に、車両用ステアリング制御装置では、故障による事故を未然に防ぐため種々のフェイル・セーフ機能を備えており、フェイル・セーフ機能を実現するためにモータを制御するための制御信号を出力するマイクロコントローラとは異なるマイクロコントローラが備えられている場合がある（例えば、ＷＯ２００７/１３８６７６。）。実施の形態４では、マイクロコントローラＢ １０９が備えられた車両用ステアリング制御装置に電源電圧監視機能を有する電子制御装置を適用する例について説明する。
監視制御部Ａ１ １１０ａは、電源供給部１０１に内蔵され、電圧監視機能によりマイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧の正常動作範囲よりも低い電圧を監視し、予め定められた下側閾値電圧未満の電圧である場合には、電源電圧が異常であると判定し、マイクロコントローラ１０２に対して、リセット信号を出力する。電源電圧が異常であると判定された場合には、マイクロコントローラ１０２をリセットして、マイクロコントローラ１０２の出力をハイ・インピーダンスとすることで、ゲート・ドライバ１０３に作用してインバータ１０４の駆動を停止させる。
これに対して、監視制御部Ａ２ １１１ａは、電圧監視機能によりマイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧の正常動作範囲よりも高い電圧を監視し、予め定められた上側閾値電圧より高い電圧である場合には、電源電圧が異常であると判定し、ゲート・ドライバ１０３対して、駆動停止信号を出力する。また、正常と判断された場合には、ゲート・ドライバ１０３に対して、駆動許可信号を出力する。
監視制御部Ｂ１ １１０ｂは、マイクロコントローラＢ １０９に内蔵され、電圧監視機能によりマイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧の正常動作範囲よりも低い電圧を監視し、予め定められた下側閾値電圧未満の電圧である場合には、電源電圧が異常であると判定し、モータ・リレー・ドライバ１０６に対して、モータ・リレー開指示信号（遮断）を出力する。
監視制御部Ｂ２ １１１ｂは、電圧監視機能によりマイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧の正常動作範囲よりも高い電圧を監視し、予め定められた上側閾値電圧より高い電圧である場合には、電源電圧が異常であると判定し、モータ・リレー・ドライバ１０６に対して、モータ・リレー開指示信号（遮断）を出力する。
以上、述べたように、マイクロコントローラ１０２に対して、独立した電源電圧の下側閾値電圧の電圧監視機能を持つ監視制御部を２つ（監視制御部Ａ１ １１０ａと監視制御部Ｂ１ １１０ｂ）と上側閾値電圧の電圧監視機能を持つ監視制御部を２つ（監視制御部Ａ２ １１１ａと監視制御部Ｂ２ １１１ｂ）が備えられているため、何れか一つの監視制御部の電圧監視機能に不具合が発生した場合であっても、他の監視制御部の電圧監視機能によって、マイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧が監視され、電源電圧の異常発生時にモータの駆動を確実に停止させることができる。
このように、実施の形態４に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置によれば、マイクロコントローラの電源電圧を監視する監視制御部を複数備えると共に、独立した電源電圧の下側閾値電圧未満であるかどうかの電圧監視機能を持つ監視制御部が２つ、上側閾値電圧以上であるかどうかの電圧監視機能を持つ監視制御部が２つ備えられていることにより、電源電圧が正常動作範囲外になった場合に、上側閾値電圧の電圧監視機能、下側閾値電圧の電圧監視機能の何れかに不具合が発生しても、それぞれ複数の電圧監視機能を有しているため、電源電圧の異常に対して、速やかに外部負荷を確実に停止させることができ、高い信頼性と安全性を確保することができるという顕著な効果が期待できる。
なお、電源電圧の正常動作範囲の上側閾値電圧以上であるかどうかと下側閾値電圧未満であるかどうかの双方を監視する監視制御部を２つ設ける場合と比較して、各監視制御部をより簡素な構成にすることができ、監視機能が喪失する故障の発生確率を小さくすることができる。すなわち、より高い信頼性を確保することができる。
また、下側閾値電圧未満であるかどうかを監視する監視制御部Ａ１ １１０ａの電圧監視機能と上側閾値電圧以上であるかどうかを監視する監視制御部Ａ２ １１１ａの電圧監視機能が、電源電圧の異常検出時に、ゲート・ドライバ１０３に作用してインバータ１０４の駆動を停止させるように構成され、下側閾値電圧未満であるかどうかを監視する監視制御部Ｂ１ １１０ｂと上側閾値電圧以上であるかどうかを監視する監視制御部Ｂ２ １１１ｂが、モータ・リレー・ドライバ１０６に作用して、モータ・リレー１０５がインバータ１０４とモータ５の間の通電経路を遮断するように構成されているため、一方のモータ５の駆動停止手段が故障した場合であっても（例えば、モータ・リレー１０５が溶着し、通電経路を遮断できない故障が発生した場合であっても）、他方のモータ駆動停止手段（インバータ１０４の駆動を停止させる手段）によって、モータ５の駆動を停止させることができる。
また、下側閾値電圧未満であるかどうかを監視する監視制御部Ａ１ １１０ａを電源供給部１０１に内蔵することで、監視制御部Ａ１ １１０ａを電源供給部１０１の外に設ける場合と比較して、コストの低減を図ることができる。
また、下側閾値電圧未満であるかどうかを監視する監視制御部Ｂ１ １１０ｂをマイクロコントローラＢ １０９に内蔵することで、監視制御部Ｂ１ １１０ｂをマイクロコントローラＢ １０９の外に設ける場合と比較して、コストの低減を図ることができる。
また、下側閾値電圧未満であるかどうかを監視する監視制御部Ａ１ １１０ａの電圧監視機能が、電源電圧の異常検出時に、マイクロコントローラ１０２のリセット端子にリセット信号を入力し、モータ５の駆動を停止させることで、マイクロコントローラ１０２を介さずに、モータ５の駆動を停止させる場合と比較して、コストの低減を図ることができる。
また、下側閾値電圧未満であるかどうかを監視する監視制御部Ａ１ １１０ａと監視制御部Ｂ１ １１０ｂを、電源供給部１０１とマイクロコントローラＢ １０９に内蔵する下側閾値電圧の電圧監視機能を流用することで、監視制御部Ａ１ １１０ａと監視制御部Ｂ１ １１０ｂは、異なる回路網（すなわち、異なる回路設計）となるため、例えば、設計上の不具合によって、一方の監視制御部が意図通りに機能しない場合であっても、他方の監視制御部によって電源電圧の監視を継続することができる。すなわち、異なる回路設計とすることで、システマティック故障により監視制御部Ａ１ １１０ａと監視制御部Ｂ１ １１０ｂとが、同時に不具合になることを回避することができる。
さらに、上側閾値電圧以上であるかどうかを監視する監視制御部Ａ２ １１１ａと監視制御部Ｂ２ １１１ｂとが、マイクロコントローラ１０２を介さずに外部負荷であるモータ５の駆動を停止させるため、マイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧が上側閾値電圧以上になり、電源電圧の正常動作範囲外の高電圧によりマイクロコントローラ１０２に、不具合が発生する状況においても、確実にモータ５の駆動を停止させることができる。
実施の形態５．
図６は、実施の形態３に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置の監視制御部における電圧監視機能の回路構成図である。
実施の形態５は、実施の形態４における監視制御部Ａ２ １１１ａと監視制御部Ｂ２ １１１ｂの電圧監視機能を同一回路網かつ異なる回路部品により構成したものである。ここでは、監視制御部Ａ２ １１１ａと監視制御部Ｂ２ １１１ｂの電圧監視機能の具体的な動作について説明を行い、他の構成要素及び動作は実施の形態４と同様であるので説明を省略する。
監視制御部Ａ２ １１１ａと監視制御部Ｂ２ １１１ｂは、機能は同一であるが、内部構成は各々異なっている。例えば、各々の回路網は、図６に示すような簡素な回路設計とし、各々の回路を異なる部品（例えば、異なるメーカーの部品）を使用して構成する。例えば、図６では、上側閾値電圧Ｙ［Ｖ］の電圧監視機能を、図４に示す実施の形態３の回路網とは異なる回路設計により実現するものである。
以上、述べたように、高電圧を監視する監視制御部Ａ２ １１１ａと監視制御部Ｂ２ １１１ｂは、同一の回路網であるが、それぞれの回路に使用する部品が異なるため（例えば、異なるメーカーの部品を用いる）、部品自体の設計不具合や、ロット不良により、監視制御部Ａ２ １１１ａと監視制御部Ｂ２ １１１ｂの電圧監視機能が、同時に失われる状況を回避することができる。
このように、実施の形態５に係る電源電圧監視機能を有する電子制御装置によれば、マイクロコントローラの電源電圧を監視する監視制御部を複数備えると共に、複数の監視制御部の電圧監視機能の回路網は、各々の回路を異なる部品を使用して構成することにより、部品自体の設計不具合や、ロット不良の原因によって、電圧監視機能が同時に失われる状況を回避することができるので、電源電圧の異常に対して、速やかに外部負荷を確実に停止させることができ、高い信頼性と安全性を確保することができるという顕著な効果が期待できる。
なお、実施の形態２では、監視制御部Ａ １０８ａの電圧監視機能が電源電圧の異常を検出した場合には、ゲート・ドライバ１０３を介してインバータ１０４の駆動を停止させるように構成されているが、バッテリ７からインバータ１０４への電力供給経路に電源リレーを配置し、監視制御部の一方から電源リレー・ドライバによりこの電源リレーを開放して、インバータ１０４の駆動を停止させる方法を用いてもよい。
また、実施の形態４では、マイクロコントローラＢ １０９に内蔵された監視制御部Ｂ１ １１０ｂで、マイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧を監視し、予め定められた下側閾値電圧未満の電圧である場合には、電源電圧が異常と判定され、モータ・リレー・ドライバ１０６に対して、モータ・リレー開指示信号（遮断）を出力する構成としたが、電源電圧が異常と判定された場合に、マイクロコントローラＢ １０９をリセットして、マイクロコントローラＢ １０９の出力をハイ・インピーダンスとすることで、モータ・リレー・ドライバ１０６に作用して、モータ５の駆動を停止させる構成としてもよい。
また、実施の形態４では、マイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧が上側閾値電圧以上であるかどうかを監視する監視制御部Ａ２ １１１ａと監視制御部Ｂ２ １１１ｂを独立した回路としたが、例えば、ゲート・ドライバ１０３をＩＣで構成し、監視制御部Ａ２ １１１ａをこのＩＣに内蔵する構成としてもよい。
また、実施の形態５では、マイクロコントローラ１０２に供給される電源電圧が上側閾値電圧以上であるかどうかを監視する監視制御部Ａ２ １１１ａと監視制御部Ｂ２ １１１ｂを同一の回路網としたが、異なる回路網としてもよい。
なお、上記実施の形態では、外部負荷として車両用モータの制御を行う車両ステアリング制御装置に本発明の電源電圧監視機能を有する電子制御装置を適用する例について説明したが、マイクロコントローラにより外部負荷の制御を行う他の用途の電子機器に適用する場合であってもよく、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
特に、自動車を対象とした機能安全規格ＩＳＯ２６２６２では、多重故障を考慮することが求められており、車両ステアリング制御装置の他、車両挙動に影響する操舵、制動、走行に係わる制御をマイクロコントローラを用いて行うシステムに、本発明の電源電圧監視機能を有する電子制御装置を適用することによって、多重故障を考慮しても高い信頼性と安全性を維持できる電源電圧監視機能を有する車両用電子制御装置を構築することができる。
また、外部負荷を制御する外部負荷ドライバが、外部負荷と一体化されている場合であってもよく、この場合には、外部負荷制御機能は、外部負荷に指示信号を出力する。
また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。
５ モータ
７ バッテリ
１０ ステアリング制御装置
１００ 電源電圧監視機能を有する電子制御装置
１０１ 電源供給部
１０２ マイクロコントローラ（電子制御部、主電子制御部）
１０３ ゲート・ドライバ
１０４ インバータ
１０５ モータ・リレー
１０６ モータ・リレー・ドライバ
１０８ａ 監視制御部Ａ
１０８ｂ 監視制御部Ｂ
１０９ マイクロコントローラＢ（従電子制御部）
１１０ａ 監視制御部Ａ１
１１０ｂ 監視制御部Ｂ１
１１１ａ 監視制御部Ａ２
１１１ｂ 監視制御部Ｂ２

Claims (10)

  1. マイクロコントローラで構成されると共に、外部負荷を制御する電子制御部と、
    前記電子制御部の電源供給端子に供給される外部電力源の電圧を前記電子制御部の正常動作範囲の電圧に調整して供給する電源供給部と、
    前記電子制御部に対して独立に設けられ、前記電源供給部の電圧を監視する電圧監視機能と共に、前記電圧監視の結果に基づき、前記外部負荷を制御する外部負荷制御機能を有する複数の監視制御部と、を備え、
    前記複数の監視制御部のいずれかの電圧監視機能が、前記電圧が前記電子制御部の正常動作範囲外であることを検出した場合には、前記外部負荷制御機能により前記外部負荷を制御する外部負荷ドライバを停止させると共に、前記外部負荷制御機能のうち少なくとも１つは前記電子制御部を介さずに前記外部負荷を制御する外部負荷ドライバを停止させることを特徴とする電源電圧監視機能を有する電子制御装置。
  2. 前記監視制御部の前記外部負荷制御機能のうち少なくとも１つは、前記電子制御部のリセット端子にリセット信号を入力し、前記外部負荷ドライバを停止させるものであることを特徴とする請求項１に記載の電源電圧監視機能を有する電子制御装置。
  3. 前記電圧監視機能により前記電圧が前記正常動作範囲の上側閾値電圧以上であると判定された場合には、前記外部負荷制御機能は、前記電子制御部を介さずに前記外部負荷ドライバを停止させることを特徴とする請求項１に記載の電源電圧監視機能を有する電子制御装置。
  4. 前記複数の監視制御部において、前記外部負荷制御機能は、互いに異なる前記外部負荷ドライバに作用することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源電圧監視機能を有する電子制御装置。
  5. 前記複数の監視制御部は、互いに異なる回路構成であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電源電圧監視機能を有する電子制御装置。
  6. 前記複数の監視制御部は、互いに異なる回路部品で構成されていることを特徴とする請
    求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電源電圧監視機能を有する電子制御装置。
  7. 前記複数の監視制御部の一つは、前記電源供給部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源電圧監視装置を有する電子制御装置。
  8. 前記複数の監視制御部の一つは、前記外部負荷ドライバに設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源電圧監視装置を有する電子制御装置。
  9. 前記電子制御部は、主電子制御部と従電子制御部とを備えており、前記複数の監視制御部の１つは、前記従電子制御部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源電圧監視装置を有する電子制御装置。
  10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電源電圧監視装置を有する電子制御装置を備え、前記電子制御部の制御対象がモータ及び前記モータを駆動させる電力を供給するインバータであり、前記外部負荷ドライバが、前記インバータへの電力供給経路を開閉する電源リレーを制御する電源リレー・ドライバ、前記インバータを制御するゲート・ドライバ及び前記インバータと前記モータ間の通電経路を開閉するモータ・リレーを制御するモータ・リレー・ドライバであることを特徴とする車両ステアリング制御装置。
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